ЗАЧЕТ ФИЗИКА. Закон всемирного тяготения
 Скачать 6.84 Mb.
|
|
Напряженность электрического поля (Е) в некоторой точке пространства равна силе, действующей на единичный точечный заряд, помещенный в эту точку: E=Fк/q Напряженность поля точечного заряда Q на расстоянии r от него равна  Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости  Здесь σ=q/S – поверхностная плотность заряда, численно равна заряду расположенному на единице площади Поле равномерно заряженной сферы, проводящего шара модуль напряженности поля при r>R равен:  при r Поле равномерно заряженного диэлектрического шара Для характеристики распределения заряда по объему используется понятие объемной плотности заряда  Взаимодействие неподвижных точечных зарядов подчиняется закону Кулона и называется кулоновским или электростатическим. Сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов прямо пропорциональна произведению их величин и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:     Магнитное поле. Характеристики поля. Сила Лоренса. Магнитное поле – силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды, токи и на тела, обладающие магнитным моментом. Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции В. Величина В измеряется в Тл. Для магнитного поля, как и для электрического, справедлив принцип супер позиции: индукция магнитного поля, создаваемого несколькими точками или движущимися зарядами, равна векторной сумме индукции магнитных полей, создаваемых каждым током или зарядом:   Сила Лоренца, действующая на движущийся заряд, перпендикулярна как направлению В, так и направлению скорости заряда.  ЭДС индукции   5 Постоянный ток. Закон Ома. Закон Джоуля-Ленца. Постоя́нный ток — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению. Сила тока для постоянного тока: I=Q/t В замкнутой электрической цепи постоянный ток возникает под действием источника электрической энергии, который создает и поддерживает на своих зажимах разность потенциалов, измеряемую в вольтах (В). Зависимость между разностью потенциалов (напряжением) на зажимах электрической цепи, сопротивлением и током в цепи выражается законом Ома Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению: I = U/R, Закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению:  где I — сила тока. A, U— напряжение на зажимах цепи В, R — сопротивление, Ом, E-Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной электродвижущей силой (ЭДС). Электродвижущая сила в замкнутом контуре - отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду, r – внутреннее сопротивление Ток, протекая по проводнику, выделяет теплоту и нагревает его. Количество теплоты Q, выделяющейся в проводнике определяют формулой Q = I2Rt. Эту зависимость называют законом Джоуля-Ленца: количество теплоты, выделившееся при прохождении электрического тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого шел ток. Цепь переменного тока. Резонанс напряжений. Переменный ток- это ток, который меняется с течением времени по величине и направлению  Резонанс напряжений  Общий случай интерференции света. Условия максимума и минимума при интерференции. Интерференция света - сложение когерентных световых волн, в результате которого происходит пространственное перераспределение энергии, приводящее к образованию устойчивой картины их усиления или ослабления.  Максимум интенсивности при интерференции наблюдается тогда, когда оптическая разность хода равна целому числу длин волн (четному числу полуволн). Целое число k называется порядком интерференционного максимума. Аналогично получается условие минимума:  Минимум интенсивности при интерференции наблюдается тогда, когда оптическая разность хода равна нечетному числу полуволн. Интерференция волн проявляется особенно отчетливо, когда интенсивности волн близки. В этом случае в области максимума интенсивность в четыре раза превышает интенсивность каждой волны, а в области минимума интенсивность практически равна нулю. Получается интерференционная картина из ярких светлых полос, разделенных темными промежутками. Интерференция света в тонких пленках. Просветление оптики. Интерференционные зеркала.  Интерфере́нция в тóнких плёнках — явление, которое возникает в результате разделения луча света при отражении от верхней и нижней границ тонкой плёнки. В результате возникают две световые волны, которые могут интерферировать. Тонкоплёночная интерференция объясняет цветовую палитру, видимую в свете, отражённом от мыльных пузырей и масляных плёнок на воде.  Это явление используют для просветления оптики. Линзы покрывают тонкой диэлектрической пленкой, толщина которой подбирается таким образом, чтобы пучки света, отраженные от ее верхней и нижней части, встретились в фазе, т.е. d=k*лямда/2n - толщина пленки. Поэтому отраженные от пленки пучки гасят друг друга, в результате свет не отражается от стекла линзы, а весь проходит сквозь нее. Это особенно важно в приборах с большим количеством линз - микроскоп, спектроскоп и др. Изображение рассмотренных предметов при этом более яркое. Интерференция света используется в интерферометрах для изучения длин волн, небольших расстояний, показателей преломления веществ, определения качества оптических поверхностей. Здесь используется два взаимно перпендикулярных зеркала: свет от источника, падая на одно и другое зеркала, раздваивается, по разности хода лучей, отраженных от зеркал, судят о длине волны, показателях преломления. Дифракция света на щели. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Дифракция - явление отклонения световых волн от прямолинейного распространения при прохождении света мимо края препятствия. При этом лучи могут попадать в область геометрической тени от препятствия.     26. Оптический микроскоп. Ход лучей. Увеличение. Разрешающая способность. Апертурный угол. Иммерсионные системы. Полезное увеличение. Микроскоп — оптический прибор для получения увеличенных изображений объектов (или деталей их структуры), невидимых невооружённым глазом. Микроскоп применяют для получения больших увеличений при наблюдении мелких предметов. Увеличенное изображение предмета в микроскопе получается с помощью оптической системы, состоящей из двух короткофокусных линз — объектива O1 и окуляра O2. Объектив даст действительное перевернутое увеличенное изображение предмета. Это промежуточное изображение рассматривается глазом через окуляр, действие которого аналогично действию лупы. То есть изображение в микроскопе получается перевернутым. Окуляр располагают так, чтобы промежуточное изображение находилось в его фокальной плоскости; в этом случае лучи от каждой точки предмета распространяются после окуляра параллельным пучком Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Разрешение — способность оптического прибора воспроизводить изображение близко расположенных объектов. Линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точками предмета, которые изображаются как раздельные, зависит от длины волны и числовой апертуры микроскопа: σ=λ/2A Апертура — характеристика оптического прибора, описывающая его способность собирать свет и противостоять дифракционному размытию деталей изображения. A = nSin(α/2), где n — показатель преломления той среды, в которой находится предмет и из которой исходят лучи, а α — угол, составляемый крайними лучами, идущими из предмета и попадающими еще в объектив. Повысить разрешающую способность микроскопа можно двумя способами: либо увеличивая апертуру объектива, либо уменьшая длину волны света, освещающего препарат. Апертурный угол — угол между крайним лучом конического светового пучка на входе (выходе из) оптической системы и её оптической осью.  Полезное увеличение микроскопа - такое увеличение, при котором предмет, имеющий размер, равный пределу разрешения микроскопа, имеет изображение, размер которого равен пределу разрешения глаза. Полезное увеличение микроскопа находится в области 500 - 1000-кратной величины апертуры объектива. Нормальным увеличением микроскопа называется такое, которое получается при 500 А и диаметре зрачка выхода, равном 1 мм. Полезное увеличение микроскопа в среднем равно 1000-кратному. Полезное увеличение микроскопа определяется увеличением объектива, поэтому на совершенствование объективов обращается серьезное внимание. Полезное увеличение N микроскопа должно быть подобрано так, чтобы при этом была рациональным образом использована разрешающая сила объектива микроскопа. Для этого необходимо, чтобы угловая величина изображения наблюдаемой детали по отношению к центру зрачка глаза была бы не меньше 2 минут, а еще лучше, как принято считать, доходила бы до 4 минут, что обусловлено разрешающей способностью глаза. 27. Характеристики теплового излучения тел. Абсолютно черное тело. Серые тела. Закон Кирхгофа, выводы из него Тепловое излучение – электромагнитное излучение,испускаемое телами за счет их внутренней энергии. Характеристики теплового излучения: Энергетическая светимость R – это количество энергии электромагнитного излучения во всем диапазоне длин волн теплового излучения,которое излучается телом во всех направлениях с единицы площади поверхности за единицу времени R=E/(S*t)=Вт/м2 Спектральная плотность энергетической светимости   Закон Кирхгофа - отношение испускательной способности тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел и равно спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела:  Отметим некоторые следствия этого закона. 1. Если тело при данной температуре не поглощает какое-либо излучение, то оно его и не испускает. Действительно, если для  28. Законы излучения абсолютно черного тела (Стефана-Больцмана,Вина). Формула Планка. Использование термографии в диагностике. Закон Стефана-Больцмана - энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры:   В 1900 г. М. Планк получил формулу для расчета испускательной способности абсолютно черного тела теоретически. Для этого ему пришлось отказаться от классических представлений о непрерывности процесса излучения электромагнитных волн. По представлениям Планка, поток излучения состоит из отдельных порций - квантов, энергии которых пропорциональны частотам света:  Термография - диагностический метод, основанный на измерении и регистрации теплового излучения поверхности тела человека или его отдельных участков. Распределение температуры на небольшом участке поверхности тела можно определить с помощью специальных жидкокристаллических пленок. Такие пленки чувствительны к небольшим изменениям температуры (меняют цвет). Поэтому на пленке возникает цветной тепловой «портрет» участка тела, на который она наложена.
Более совершенный способ состоит в использовании тепловизоров, преобразующих инфракрасное излучение в видимый свет. Излучение тела с помощью специального объектива проецируется на матрицу тепловизора. После преобразования на экране формируется детальный тепловой портрет. Участки с различными температурами отличаются цветом или интенсивностью. Современные методы позволяют фиксировать различие в температурах до 0,2 градуса. Тепловые портреты используются в функциональной диагностике. Различные патологии внутренних органов могут образовывать на поверхности кожные зоны с измененной температурой. Обнаружение таких зон указывает на наличие патологии. Термографический метод облегчает дифференциальный диагноз между доброкачественными и злокачественными опухолями. Этот метод является объективным средством контроля за эффективностью терапевтических методов лечения. Так, при термографическом обследовании больных псориазом было установлено, что при наличии выраженной инфильтрации и гиперемии в бляшках отмечается повышение температуры. Снижение температуры до уровня окружающих участков в большинстве случаев свидетельствует о регрессии процесса на коже. Повышенная температура часто является показателем инфекции. Чтобы определить температуру человека, достаточно взглянуть через инфракрасное устройство на его лицо и шею. Для здоровых людей отношение температуры лба к температуре в области сонной артерии лежит в диапазоне от 0,98 до 1,03. Это отношение и можно использовать при экспресс-диагностике во время эпидемий для проведения карантинных мероприятий. 30. Тормозное рентгеновское излучение. Спектр излучения и его граница. Характеристическое рентгеновское излучение. Рентгеновское излучение - электромагнитные волны с длиной волны от 100 до 10-3 нм. На шкале электромагнитных волн рентгеновское излучение занимает область между УФ-излучением и γ-излучением. Электрон, движущийся в некоторой среде, теряет свою скорость. При этом возникает отрицательное ускорение. Согласно теории Максвелла, любое ускоренное движение заряженной частицы сопровождается электромагнитным излучением. Излучение, возникающее при торможении электрона в веществе анода, называют тормозным рентгеновским излучением. Излучение испускается отдельными квантами, энергии которых связаны с частотой формулой  где ν - частота, λ - длина волны. |